“Dette er en af de mest spændende undersøgelser, jeg har arbejdet på,” siger Philipp Heck, museumsinspektør ved Field Museum, lektor ved University of Chicago og hovedforfatter til en artikel, der beskriver resultaterne i Proceedings of the National Academy of Sciences. “Det er de ældste faste materialer, der nogensinde er fundet, og de fortæller os om, hvordan stjerner blev dannet i vores galakse.”

De materialer, som Heck og hans kolleger undersøgte, kaldes præsolære korn – mineraler, der blev dannet, før Solen blev født. “De er solide prøver af stjerner, ægte stjernestøv,” siger Heck. Disse stumper af stjernestøv blev fanget i meteoritter, hvor de forblev uændrede i milliarder af år, hvilket gør dem til tidskapsler fra tiden før solsystemet..

Men præsolære korn er svære at finde frem til. De er sjældne, de findes kun i omkring fem procent af de meteoritter, der er faldet til Jorden, og de er små – hundrede af de største ville passe på punktummet i slutningen af denne sætning. Men Field Museum har den største del af Murchison-meteoritten, et skatkammer af præsolære korn, der faldt ned i Australien i 1969, og som befolkningen i Murchison, Victoria, stillede til rådighed for videnskaben. Presolære korn til denne undersøgelse blev isoleret fra Murchison-meteoritten med henblik på denne undersøgelse for omkring 30 år siden på University of Chicago.

“Det starter med at knuse fragmenter af meteoritten ned til et pulver ,” forklarer Jennika Greer, der er kandidatstuderende på Field Museum og University of Chicago og medforfatter til undersøgelsen. “Når alle stykkerne er adskilt, er det en slags pasta, og den har en skarp karakteristik – den lugter som råddent jordnøddesmør.”

Denne “råddent-jordnøddesmør-meteoritpasta” blev derefter opløst med syre, indtil kun de præsolære korn var tilbage. “Det er som at brænde høstakken ned for at finde nålen”, siger Heck.

Når de præsolære korn var isoleret, fandt forskerne ud af, fra hvilke stjernetyper de kom, og hvor gamle de var. “Vi brugte data om eksponeringsalder, som grundlæggende måler deres eksponering for kosmisk stråling, som er højenergipartikler, der flyver gennem vores galakse og trænger ind i fast stof,” forklarer Heck. “Nogle af disse kosmiske stråler interagerer med stoffet og danner nye grundstoffer. Og jo længere de bliver udsat, jo mere dannes disse grundstoffer.

“Jeg sammenligner det med at stille en spand ud i en regnbyge. Hvis man antager, at regnen er konstant, fortæller mængden af vand, der ophobes i spanden, hvor længe den har været udsat”, tilføjer han. Ved at måle, hvor mange af disse nye grundstoffer, der er produceret af kosmisk stråling, der er til stede i et præsolært korn, kan vi se, hvor længe det har været udsat for kosmisk stråling, hvilket fortæller os, hvor gammelt det er.

Forskerne fandt ud af, at nogle af de præsolære korn i deres prøve var de ældste, der nogensinde er opdaget – baseret på hvor mange kosmiske stråler, de havde opsuget, måtte de fleste af kornene være 4,6 til 4,9 milliarder år gamle, og nogle korn var endda ældre end 5,5 milliarder år. Til sammenligning er vores sol 4,6 milliarder år gammel, og Jorden er 4,5 milliarder år gammel.

Men alderen på de præsolære korn var ikke det eneste resultat af opdagelsen. Da presolære korn dannes, når en stjerne dør, kan de fortælle os om stjernernes historie. Og for 7 milliarder år siden blev der tilsyneladende dannet en stor høst af nye stjerner – en slags astral babyboom.

“Vi har flere unge korn, end vi havde forventet,” siger Heck. “Vores hypotese er, at størstedelen af disse korn, som er 4,9 til 4,6 milliarder år gamle, blev dannet i en episode med øget stjernedannelse. Der var en tid før solsystemets begyndelse, hvor der blev dannet flere stjerner end normalt.”

Dette fund er et motiv i en debat mellem forskere om, hvorvidt nye stjerner dannes med en konstant hastighed, eller om der er høj- og lavpunkter i antallet af nye stjerner over tid. “Nogle mennesker tror, at stjernedannelsesraten i galaksen er konstant,” siger Heck. “Men takket være disse korn har vi nu direkte beviser for en periode med øget stjernedannelse i vores galakse for syv milliarder år siden med prøver fra meteoritter. Dette er et af de vigtigste resultater af vores undersøgelse.”

Heck bemærker, at dette ikke er den eneste uventede ting, som hans hold fandt. Som næsten en sidebemærkning til de vigtigste forskningsspørgsmål lærte forskerne ved at undersøge den måde, hvorpå mineralerne i kornene interagerede med kosmisk stråling, også, at præsolære korn ofte svæver gennem rummet fast sammen i store klynger, “som granola,” siger Heck. “Ingen troede, at det var muligt i den skala.”

Heck og hans kolleger ser frem til, at alle disse opdagelser vil bidrage til at fremme vores viden om vores galakse. “Med denne undersøgelse har vi direkte bestemt levetiden for stjernestøv. Vi håber, at dette vil blive opfanget og studeret, så folk kan bruge det som input til modeller for hele galaktikkens livscyklus,” siger han.

Heck bemærker, at der stadig er livstidsspørgsmål tilbage at besvare om præsolære korn og det tidlige solsystem. “Jeg ville ønske, at vi havde flere mennesker, der arbejdede på det for at lære mere om vores hjemlige galakse, Mælkevejen,” siger han.

“Når man først har lært om dette, hvordan vil man så studere noget andet?” siger Greer. “Det er fantastisk, det er den mest interessante ting i verden.”

“Jeg har altid ønsket at lave astronomi med geologiske prøver, som jeg kan holde i hånden,” siger Heck. “Det er så spændende at se på vores galakses historie. Stjernestøv er det ældste materiale, der er nået til Jorden, og ud fra det kan vi lære om vores moderstjerner, om oprindelsen af kulstoffet i vores kroppe og om oprindelsen af den ilt, vi indånder. Med stjernestøv kan vi spore dette materiale tilbage til tiden før Solen.”

“Det er det næstbedste i forhold til at kunne tage en prøve direkte fra en stjerne,” siger Greer.

Dette studie er blevet gennemført med bidrag fra forskere fra Field Museum, University of Chicago, Lawrence Livermore National Laboratory, Washington University, Harvard Medical School, ETH Zürich og Australian National University. Finansieringen blev ydet af NASA, TAWANI Foundation, National Science Foundation, Department of Energy, Swiss National Science Foundation, Brazilian National Council for Scientific and Technological Development og Field Museums Science and Scholarship Funding Committee.